package 排序算法.希尔排序;

import java.util.Arrays;

/**
 * @Project: data-structure-and-algorithms
 * @Package: 排序.希尔排序
 * @ClassName: ShellSort
 * @Author: zhouyihe
 * @Date: 2025/11/17 10:11
 * @Description: 希尔排序
 */
public class ShellSort {

    /**
     * 优点:
     * 比插入排序更高效，尤其是对于大规模乱序数组
     * 代码简单，容易实现
     * 在中等大小的数组中性能良好
     * 对于几乎已排序的数据效率很高
     * 不需要额外的空间（原地排序）
     * 缺点:
     * 不是稳定的排序算法
     * 步长序列的选择对性能影响很大
     * 时间复杂度分析复杂，依赖于所选的步长序列
     * 对于非常大的数据集，其他高级排序算法（如快速排序、堆排序）可能更高效
     * 对于非常小的数据集，简单的插入排序可能更高效
     * @param arr
     */
    private static void shellSort(int[] arr) {
        int n = arr.length;

        // 初始步长为n/2，每次减半
        for (int gap = n / 2; gap > 0; gap /= 2) {
            // 对每个步长进行插入排序
            for (int i = gap; i < n; i++) {
                // 保存当前元素
                int temp = arr[i];
                int j;

                // 对同一组的元素使用插入排序
                for (j = i; j >= gap && arr[j - gap] > temp; j -= gap) {
                    arr[j] = arr[j - gap];
                }

                // 将temp放到正确位置
                arr[j] = temp;
            }
        }

    }

    // 计数器和测试法
    // for test
    public static void main(String[] args) {
        int testTime = 500000;
        int maxSize = 100;
        int maxValue = 100;
        System.out.println("测试开始");
        for (int i = 0; i < testTime; i++) {
            int[] arr1 = generateRandomArray(maxSize, maxValue);
            int[] arr2 = copyArray(arr1);
            shellSort(arr1);
            Arrays.sort(arr2);
            if (!isEqual(arr1, arr2)) {
                System.out.println("出错了！");
                printArray(arr1);
                printArray(arr2);
                break;
            }
        }
        System.out.println("测试结束");
    }

    // for test
    public static int[] generateRandomArray(int maxSize, int maxValue) {
        int[] arr = new int[(int) ((maxSize + 1) * Math.random())];
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            arr[i] = (int) ((maxValue + 1) * Math.random()) - (int) (maxValue * Math.random());
        }
        return arr;
    }

    // for test
    public static int[] copyArray(int[] arr) {
        if (arr == null) {
            return null;
        }
        int[] res = new int[arr.length];
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            res[i] = arr[i];
        }
        return res;
    }

    // for test
    public static boolean isEqual(int[] arr1, int[] arr2) {
        if ((arr1 == null && arr2 != null) || (arr1 != null && arr2 == null)) {
            return false;
        }
        if (arr1 == null && arr2 == null) {
            return true;
        }
        if (arr1.length != arr2.length) {
            return false;
        }
        for (int i = 0; i < arr1.length; i++) {
            if (arr1[i] != arr2[i]) {
                return false;
            }
        }
        return true;
    }

    // for test
    public static void printArray(int[] arr) {
        if (arr == null) {
            return;
        }
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            System.out.print(arr[i] + " ");
        }
        System.out.println();
    }

}
